Experimentos de campo

Os experimentos que compõem o presente estudo foram realizados em cursos d’água de baixa vazão localizados na bacia hidrográfica do Rio Uberaba e bacia hidrográfica do Rio Grande, na região do município de Uberaba (MG), localizado no Triângulo Mineiro:

Figura 4: Bacias hidrográficas do município de Uberaba (MG). Fonte: Plano de Manejo da APA Rio Uberaba.

Foram escolhidos dois córregos com características hidráulicas e geométricas semelhantes e que atendiam aos requisitos necessários para a realização dos experimentos, como por exemplo, ter um trecho o mais retilíneo possível, sem contribuintes e sem zonas de águas paradas para que assim a hipótese de regime de escoamento uniforme seja válida.

Para definir os dois córregos e as seções de injeção e monitoramento para os experimentos de campo foram realizadas visitas de reconhecimento com o objetivo de obter informações acerca das características locais. Foram identificados locais de fácil acesso para injeção do traçador e para amostragem.

Um deles é chamado Ribeirão Lageado, sendo que um dos seus pontos tem localização geográfica 19º 45.739’ S e 47º 47.917’ O. Este Ribeirão faz parte da rede de mananciais de abastecimento de água da cidade de Uberaba. O outro é chamado Rio Jaú, conhecido popularmente como Rio Caçu, sendo que um dos seus pontos tem localização geográfica 19º 41.924’ S e 47º 59.588’ O. As medidas foram coletadas com GPS (Sistema de Posicionamento Global). A seguir serão mostradas fotos dos dois córregos.

Figura 5: Foto do Ribeirão Lageado.

Figura 6: Foto do Ribeirão Lageado.

Figura 7: Foto do Rio Jaú.

Figura 8: Foto do Rio Jaú.

Os materiais utilizados para os experimentos de campo foram:

 Duas sondas de medição de condutividade elétrica (condutivímetro) da marca Vernier;

 Traçador (solução de cloreto de sódio – NaCl);

 Trena;

 Régua Graduada;

 GPS;

 Mangueira de nível;

 Dois armazenadores de dados LabQuest da marca Vernier.

Nas Figura 9 e Figura 10 encontram-se fotos do condutivímetro e do LabQuest utilizados.

Figura 9: Armazenador de dados LabQuest da marca Vernier.

Figura 10: Condutivímetro e solução salina da marca Vernier.

O traçador escolhido para os experimentos de campo foi o cloreto de sódio (sal) em solução aquosa. A escolha deste traçador se justifica no fato de que é de baixíssimo custo, fácil mensuração, relativamente conservativo, presente naturalmente em baixas concentrações nos cursos d’água e não tóxico ao ecossistema aquático (em baixas concentrações, como as atingidas nos experimentos). A segurança do operador dos experimentos também é um importante ponto a ser levado em consideração, pois o manuseio do cloreto de sódio não acarreta risco deletério à saúde humana, em detrimento do potencial deletério de alguns tipos de traçadores.

Outro motivo para a escolha desse traçador é de que somente um trabalho recente (Devens, 2006) foi efetuado utilizando-se esse traçador e, portanto, é interessante avaliar-se a efetividade de sua utilização. Geralmente são utilizados traçadores fluorescentes para ensaios de estímulo-resposta visando a quantificação de D_L, porém a maioria desses traçadores apresentam certo grau de toxicidade para o ecossistema aquático.

Foram realizadas dezenove amostragens em campo, sendo nove no Rio Jaú e dez no Ribeirão Lageado. Os experimentos em campo, para cada córrego, foram realizados de acordo com o procedimento descrito a seguir.

Foram feitos primeiramente levantamentos batimétricos e altimétricos para os cursos d’água. Para a obtenção da profundidade e da largura média, foram executadas batimetrias com trena e régua milimetrada em algumas seções ao longo do trecho de estudo. A declividade média foi medida utilizando-se mangueira de nível.

Foram determinados um ponto de injeção e dois pontos de amostragem a jusante do ponto de injeção. A determinação destes pontos levou em consideração principalmente o fato de o comprimento de mistura lateral ter sido atingido. Para isso, foi utilizada a equação 4 para uma primeira estimativa do comprimento de mistura advectiva (Lx). Posteriormente, essa condição foi testada em campo com a utilização de um ensaio com traçador e a utilização de duas sondas de condutividade, uma em cada margem do córrego, na seção indicada pela equação. Os valores transmitidos pelas sondas foram os mesmos durante a passagem da nuvem de traçador, o que significa que a mistura lateral foi atingida na seção em questão e essa foi a seção de medição escolhida.

A medição da concentração do traçador salino nos pontos de amostragem foi realizada com o condutivímetro. A condutividade de uma solução aquosa é a medida de sua habilidade em transmitir corrente elétrica. A água possui um potencial de ionização baixo e, portanto, pequenas quantidades de soluções condutoras com íons nela dissolvidas provocam um incremento na sua condutividade.

A sonda do instrumento foi introduzida no eixo transversal no curso d’água e primeiramente coletou o valor de condutividade natural da água do córrego. Os dados de condutividade foram transmitidos em intervalos de tempo definidos pelo tempo mínimo de resposta da sonda para armazenamento no LabQuest, que estava conectado à sonda.

Após a aferição do “branco”, a medição foi iniciada após a injeção do traçador no curso d’água e foi finalizada após os valores de condutividade medidos pela sonda voltarem ao valor do branco.

A condutividade da água aferida após a injeção do traçador salino é em termos de sólidos dissolvidos totais (mg.L^-1), pois a sonda relaciona condutividade e a concentração. A precisão do instrumento para a faixa utilizada, que mede de 0 a 200 μS/cm (0 a 100 mg/L) é de 0,1 μS/cm (0,05 mg/L).

A velocidade média (U) do escoamento pode ser medida através da relação entre o comprimento do trecho estudado, que será medido com GPS, e o tempo gasto pela pluma de traçador para atravessar este trecho, como mostrado a seguir:

No cálculo do parâmetro da equação 23, uma vez que as distribuições de concentração não são contínuas, esta equação é discretizada e escrita na forma:

A vazão (Q) foi calculada pelo método da integração, de acordo com Barbosa Jr. et al.

(1999). São hipóteses para aplicação dessa técnica:



 distância de mistura lateral atingida antes da primeira seção de amostragem;

 traçador conservativo; e

 escoamento turbulento e permanente durante o período de execução do teste.

A equação de cálculo da vazão líquida é:

C(t) - concentração de traçador medida após atingida a distância de mistura lateral;

t - tempo contado a partir do instante da injeção; e

∫ - área sob a curva de concentração versus tempo.